Sulfure de tricarbone

Le sulfure de tricarbone^[2], ou monosulfure de tricarbone, est un composé radicalaire de formule chimique :C=C=C=S. Il s'agit d'un hétérocumulène très réactif terminé par un hétéroatome de soufre et détecté dans le milieu interstellaire, par exemple dans le TMC-1^[3] ou dans la nébuleuse de Kleinmann-Low^[4], au cœur de la nébuleuse d'Orion. Le rapport de concentration entre le monoxyde de tricarbone C₃O et le sulfure de tricarbone C₃S reflète le rapport de concentration entre l'oxygène et le soufre dans le nuage moléculaire. Les rapports de concentrations des analogues à l'oxygène et au soufre suivent la même tendance^[3]. Il peut s'agir de nuages froids et sombres, ou au contraire de nuages chauds^[4]. Du C₃S a également été détecté dans l'exosphère d'étoiles carbonées de la branche asymptotique des géantes, par exemple autour de l'étoile CW Leonis^[5].

Sulfure de tricarbone
Structure du sulfure de tricarbone.
Identification
Nom UICPA	3-Sulfanylidènepropa-1,2-dién-1-ylidène
Synonymes	monosulfure de tricarbone
No CAS	109545-35-9
Propriétés chimiques
Formule	C3S  [Isomères]
Masse molaire[1]	68,097 ± 0,007 g/mol C 52,91 %, S 47,09 %,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le moment dipolaire du sulfure de tricarbone vaut 3,704 D. La longueur de la liaison :C=C terminale est de 127,5 pm, celle de la liaison C=C centrale est de 129,2 pm, et celle de la liaison C=S est de 153,5 pm. Le fait que les liaisons entre les atomes de carbone aient des longueur semblables confirme leur nature de liaisons doubles^[3]. La molécule présente une bande d'absorption infrarouge caractéristique à 2 047,5 cm⁻¹ due à l'étirement d'une liaison C=C^[2].

Réactions

Tout comme le thioxoéthénylidène C₂S qui lui est apparenté, le sulfure de tricarbone peut être obtenu par décharge luminescente à travers un gaz de disulfure de carbone CS₂ dans l'hélium.

Les raies d'émission micro-ondes de certaines transitions rotationnelles correspondent à des raies jusqu'alors non identifiées dans le nuage moléculaire du Taureau^[6],[7]. Les concentrations maximales s'obtiennent sous une pression de CS₂ de 0,02 torr.

On pense que, dans les nuages moléculaires, le mécanisme de formation serait ⋮CH + :CCS ⟶ ·H + :CCCS^[8]. Sur les grains de poussière cosmique, le mécanisme sous irradiation à la lumière visible ou ultraviolette serait CCC + H₂S ⟶ CCC•HSH ⟶ CCCS + H₂. Cette réaction a été reproduite dans une matrice d'argon solide^[2].

Notes et références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. (en) Nathan P. Roehr, Jan Szczepanski, Yi Fu, Nicolas C. Polfer et Martin Vala, « Reaction of the C₃(X¹Σ_g⁺) carbon cluster with H₂S(X¹A₁), hydrogen sulfide: Photon-induced formation of C₃S, tricarbon sulfur », The Journal of Chemical Physics, vol. 141, n^o 20,‎ 28 novembre 2014, article n^o 204310 (PMID 25429945, DOI 10.1063/1.4901891, Bibcode 2014JChPh.141t4310R, lire en ligne).
3. (en) E. E. Etim, M. E. Onudibia, J. E. Asuquo, O. P. Ukafia, C. Andrew et O. A. Ushie, « Interstellar C₃S: Different Dipole Moment, Different Column Density, Same Astronomical Source », FUW Trends in Science & Technology Journal, vol. 2, n^o 1B,‎ avril 2017, p. 574-577 (lire en ligne ).
4. (en) B. Tercero, J. Cernicharo, J. R. Pardo et J. R. Goicoechea, « A line confusion limited millimeter survey of Orion KL I. Sulfur carbon chains », Astronomy and Astrophysics, vol. 517,‎ 17 août 2010, article n^o 196 (DOI 10.1051/0004-6361/200913501, Bibcode 2010A&A...517A..96T, arXiv 1004.2711, S2CID 117835696, lire en ligne ).
5. (en) M. B. Bell, L. W. Avery et P. A. Feldman, « C₃S and C₅S in IRC +10216 », Astrophysical Journal Letters, vol. 417,‎ novembre 1993, p. L37 (DOI 10.1086/187088, Bibcode 1993ApJ...417L..37B).
6. (en) Satoshi Yamamoto, Shuji Saito, Kentarou Kawaguchi, Norio Kaifu, Hiroko Suzuki et Masatoshi Ohishi, « Laboratory Detection of a New Carbon-Chain Molecule C₃S and Its Astronomical Identification », Astrophysical Journal Letters, vol. 317,‎ juin 1987, p. L119 (DOI 10.1086/184924, Bibcode 1987ApJ...317L.119Y).
7. (en) Shuji Saito, Kentarou Kawaguchi, Satoshi Yamamoto, Masatoshi Ohishi, Hiroko Suzuki et N. Kaifu, « Laboratory Detection and Astronomical Identification of a New Free Radical, CCS(3Σ−) », Astrophysical Journal Letters, vol. 317,‎ juin 1987, p. L115 (DOI 10.1086/184923, Bibcode 1987ApJ...317L.115S).
8. (en) Nami Sakai, Masafumi Ikeda, Masaru Morita, Takeshi Sakai, Shuro Takano, Yoshihiro Osamura et Satoshi Yamamoto, « Production Pathways of CCS and CCCS Inferred from Their ¹³C Isotopic Species », The Astrophysical Journal, vol. 663, n^o 2,‎ 10 juillet 2007, p. 1174-1179 (DOI 10.1086/518595, Bibcode 2007ApJ...663.1174S, lire en ligne ).

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